第章图像特征提取与分析说课讲解.ppt

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1、第4章图像特征提取与分析第4章图像特征提取与分析本章重点：图像特征及特征提取的基本概念。常见的图像特征提取与描述方法，如颜色特征、纹理特征和几何形状特征提取与描述方法。4.1引言4.1.1基本概念特征从广义上讲，图像的特征包括基于文本的特征（如关键字、注释等）和视觉特征（如色彩、纹理、形状、对象表面等）两类。视觉特征分类：颜色(color)、形状(shape)、纹理(texture)等特征形成根据待识别的图像，通过计算产生一组原始特征，称之为特征形成。特征提取原始特征的数量很大，或者说原始样本处于一个高维空间中，通过映射或变换的方法可以将高

2、维空间中的特征描述用低维空间的特征来描述，这个过程就叫特征提取。4.1.1基本概念特征选择从一组特征中挑选出一些最有效的特征以达到降低特征空间维数的目的，这个过程就叫特征选择。选取的特征应具有如下特点：可区别性可靠性独立性好数量少4.1.1基本概念特征选择和提取的基本任务如何从众多特征中找出最有效的特征。图像特征提取的方法低层次：形状、纹理、颜色、轮廓等图像某一方面的特征。中层次：高层次：在图像中层次特征基础上的再一次抽象，赋予图像一定的语义信息。4.1.1基本概念4.1.2应用基于内容的图像检索(CBIR，Content-BasedIma

3、geRetrieval)研究背景：CBIR是目前多媒体、信息检索、人工智能、数据库等领域共同关注的一个重要研究领域；源于改进基于文本的图像检索技术（text-basedimageretrieval）的不足；4.1.2应用研究内容：图像的内容是指物体、背景、构成、颜色等；是一种基于图像固有属性的机械匹配；步骤特征提取图像匹配结果输出特征调整4.1.2应用体系结构系统的核心是图像特征数据库。研究现状目前CBIR技术主要集中在颜色、纹理、形状等低层物理特征提取的基础上。基于高层语义的检索正有待研究。4.1.2应用方法分类基于颜色特征的检索基于纹理

4、特征的检索基于形状特征的检索4.2颜色特征的提取与表示4.2.1引言4.2.2颜色直方图4.2.3颜色矩4.2.4颜色集4.2.5颜色聚合向量4.2.6颜色相关图4.2.1引言颜色特征的特点颜色与图像中包含的物体或场景关系密切；颜色特征对图像尺寸、方向、视角等的依赖性小；需要解决的两个问题选择合适的颜色空间计算颜色特征选择合适的方法将颜色特征量化表示的主要方法颜色直方图、主色调、颜色矩、颜色集、聚类4.2.2颜色直方图设一幅图像包含M个像素，图像的颜色空间被量化成N个不同颜色。颜色直方图H定义为：hi为第i种颜色在整幅图像中具有的像素数。归

5、一化为：(1)概念(2)特点4.2.2颜色直方图包含了图像中的颜色信息；描述的是不同颜色在整幅图像中所占的比例，而不关心每种颜色的空间位置；通过对图像中的像素进行遍历即可建立；对于平移、旋转、尺度的变化和部分遮挡情况具有不变性；4.2.2颜色直方图(3)建立选择合适的颜色空间由于RGB颜色空间与人的视觉不一致，可将RGB空间转换到视觉一致性空间。除了HSI空间外，还可以采用一种更简单的颜色空间：这里，max=255。4.2.2颜色直方图颜色量化：将颜色空间划分为若干个小的颜色区间，每个小区间成为直方图的一个bin（柱状图中每个柱所在的区间）

6、；方法：向量量化、聚类方法、神经网络方法等；计算落在每个小区间内像素的数量，得到颜色直方图。(3)建立4.2.2颜色直方图(4)区分颜色直方图和灰度直方图灰度直方图示例4.2.2颜色直方图(5)小结优点：计算简单,对平移和旋转不敏感,能简单描述一幅图像中颜色的全局分布。缺点：无法捕捉颜色组成之间的空间关系,丢失了图像的空间信息。4.2.3颜色矩颜色矩是以数学方法为基础的，通过计算矩来描述颜色的分布。颜色矩通常直接在RGB空间计算。颜色分布的前三阶矩表示为：4.2.3颜色矩特点图像的颜色矩有九个分量（3个颜色分量，每个分量上3个低阶矩）；与其

7、它颜色特征相比非常简洁；分辨力较弱；颜色矩一般和其它特征结合使用，起到缩小范围的作用。定义：设BM是M维的二值空间，在BM空间的每个轴对应唯一的索引m。一个颜色集就是BM二值空间中的一个二维矢量，它对应着对颜色{m}的选择，即颜色m出现时，c[m]=1,否则，c[m]=0。4.2.4颜色集4.2.4颜色集实现步骤：对于RGB空间中任意图像，它的每个像素可以表示为一个矢量。变换T将其变换到另一与人视觉一致的颜色空间，即。采用量化器QM对重新量化，使得视觉上明显不同的颜色对应着不同的颜色集，并将颜色集映射成索引m。与颜色直方图的关系：颜色集可以

8、通过对颜色直方图设置阈值直接生成。如对于一颜色m，给定阈值m，颜色集与直方图的关系如下：因此，颜色集表示为一个二进制向量。4.2.4颜色集4.2.4颜色集颜色集同时考虑了颜色空